Отчет о выполнении задания 5.1

«Изучение степени загрязнения атмосферного воздуха методами биоиндикации в микрорайоне учреждения образования»

 

Целевые группы: учащиеся 7 и 8 классов

Дата выполнения: октябрь 2019 года

Количество участников: 31

Список участников:

1. Алексеева Карина
2. Балобан Илья
3. Бельчикова Татьяна
4. Богданович Дарья
5. Булкина Валерия
6. Бутылкина Юлия
7. Дзицко Екатерина
8. Журавлев Станислав
9. Кабанова Ульяна
10. Козырь Мария
11. Крепс Екатерина
12. Логунов Илья
13. Менжинский Даниил
14. Музыченко Ольга
15. Новикова Александра
16. Филипцов Глеб
17. Юркевич Антон
18. Данченко Валерия
19. Дзицко Алексей
20. Козловский Роман
21. Королькова Владислава
22. Кушнеров Ярослав
23. Макаров Адольф
24. Макарова Алёна
25. Петушков Даниил
26. Серебрякова Екатерина
27. Середа Кирилл
28. Симоненко Дмитрий
29. Усенко Ольга
30. Холонькова Виолетта
31. Чижиков Кирилл

Цель исследования: изучить влияние антропогенных факторов на состояние хвои сосны обыкновенной.

Объект исследования: хвоя сосны, подрост сосны обыкновенной.

Оборудование: тетрадь, лупа, линейка, пакетики для сбора хвои.

Участки обследования: участок №1 – участок леса без антропогенного воздействия; участок № 2 – участок возле автодороги (2-3 метра от дороги).

 

Вводная беседа

         Биологическая индикация – это оценка состояния окружающей среды по реакциям растений и животных. Для оценки содержания токсических примесей в воздухе наиболее целесообразно использовать растения. Они осуществляют в десятки раз более интенсивный газообмен по сравнению с животными и человеком, обладают высокой чувствительностью и стабильностью ответной реакции на действие внешних факторов.

         На загрязнение воздуха наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками неблагополучия газового состава воздуха служат появления разного рода хлорозов (отсутствие хлорофилла) и некрозов (отмирание тканей), уменьшение размеров ряда органов (длины хвои, побегов текущего года и прошлых лет, их толщины, размера шишек, сокращение величины и числа заложенных почек).

         Сосна обыкновенная (Pinus Sylvestris L.) достигает в высоту 35-40 метров. Ее листья-хвоинки живут 2-3 года и более, опадают постепенно, поэтому сосна относится к вечнозеленым растениям. Хвоинки сосны очень чувствительны к загрязнению воздуха: это проявляется в виде повреждений (хлорозы – мелкие желтые точки и некрозы – черные или темно-серые точки равномерно рассеянные по поверхности листовой пластинки) и усыханий.

         Для оценки загрязненности атмосферного воздуха можно провести следующие исследования:

1)    Определение состояния хвои сосны обыкновенной;

2)    Определение продолжительности жизни хвои сосны обыкновенной;

3)    Определение ежегодного прироста побегов сосны обыкновенной.

1. Определение состояния хвои сосны обыкновенной

 Методика индикации чистоты воздуха по состоянию хвои сосны:

1. Любое время года.
2. На нескольких участках (отличающиеся степенью антропогенного воздействия) для исследования выбирают 5–10 одновозрастных сосен. С боковых побегов на высоте 1,5-2 метра отбирают 100-200 пар (и более) хвоинок второго и третьего года жизни.
3. Анализ хвои проводят в лаборатории. Всю хвою осматривают и сортируют на три части: неповрежденная хвоя, поврежденная хвоя (хлорозы и некрозы) и хвоя с усыханием, затем подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Заполняем таблицу 1.
4. Повреждения хвои (хлорозы и некрозы), а также усыхание хвои дополнительно оценивают по шкале (рис. 1).

 

5. Полученные данные заносятся в таблицу 2.
6. Сделать вывод о состоянии хвои на разных участках микрорайона школы.

 Результаты учетов состояния хвои сосны обыкновенной:

Участок №1 – участок леса без антропогенного воздействия;

Участок № 2 – участок возле автодороги (2-3 метра от дороги).

 

Таблица 1. Повреждение и усыхание хвои сосны обыкновенной в разных зонах

Повреждение и усыхание обследованных хвоинок	Номер ключевых участков
	1	2
Общее число, обследованных хвоинок	200	200
Количество хвоинок с пятнами	124	186
Процент хвоинок с пятнами	62%	93%
Количество хвоинок с усыханием	5	12
Процент хвоинок с усыханием	2,5%	6%
Дата отбора проб	23.10.2019	24.10.2019

 

Таблица 2. Результаты изучения классов повреждений и усыханий хвои сосны обыкновенной.

Участок	Дата отбора	Общее число обследованных хвоинок	Состояние хвои
			Количество хвоинок с повреждениями (хлорозы и некрозы)		% хвоинок с пятнами	Количество хвоинок с усыханием		% хвоинок с усыханием
1	23.10. 2019	200	1-класс 2-класс 3-класс	71 102 22	35,5 % 51% 11%	1-класс 2-класс 3-класс 4-класс	195 2 2 1	97,5 % 1 % 1 % 0,5 %
2	24.10. 2019	200	1-класс 2-класс 3-класс	2 98 88	1% 49% 44%	1-класс 2-класс 3-класс 4-класс	188 6 4 2	94% 3% 2% 1%

Выводы:

1)    Из данных таблицы 1 видно, что наиболее чистый атмосферный воздух характерен для участка №1 (лес), так как здесь хвоя характеризуется меньшим повреждением (62 %) и меньшим усыханием (2,5 %) по сравнению с участком № 2, где повреждения хвои составляют 93 %, а усыхание – 6%.

2)    Из данных таблицы 2 видно, что неповрежденных хвоинок (хвоинок 1 класса) на участке № 1 составляет 35,5 %, а на участке №2 всего 1 %. Кроме того, хвоинки сосны произрастающей возле автодороги (участок № 2) имели налет пыли, что также говорит о загрязнении атмосферного воздуха на данном участке. Количество хвоинок второго класса на участке леса составляет 51 %, третьего класса – 11%. На участке же №2 , возрастает количество хвоинок третьего класса (44 %) и уменьшается количество хвоинок с повреждениями второго класса (49%), что говорит об антропогенном воздействии, главным образом, воздействии выбросов автотранспорта на состояние хвои сосны, и, следовательно, состояние атмосферного воздуха.

По классам усыхания также прослеживается антропогенное влияние на состояние хвои сосны: количество хвои без усыхания (усыхание 1 класса) на участке леса и участке возле автодороги составляет соответственно 97, 5% и 94%. Количество хвоинок с усыхание второго, третьего и четвертого классов на первом участке составляет 1%, 1% и 0,5 % соответственно. На участке же возле автодороги эти показатели увеличиваются: 3%, 2% и 1 % - хвоинок с усыханием второго, третьего и четвертого классов.

3)    Таким образом, на состояние хвои сосны, а соответственно, и чистоту атмосферного воздуха оказывает влияние близость автодороги.

 2. Определение продолжительности жизни хвои сосны обыкновенной

Цель исследования: изучить влияние антропогенных факторов на продолжительность жизни хвои сосны обыкновенной.

Объект исследования: хвоя сосны.

Оборудование: блокнот, ручка

Вводная беседа:

Продолжительность жизни хвои зависит от уровня загрязненности воздуха. Чем чище воздух, тем больше продолжительность жизни хвои сосны. Длинные узкие хвоинки сосны располагаются на ветвях парами. После отмирания они также остаются соединенными и опадают вместе. Массовое опадение сухой сосновой хвои происходит осенью. А незадолго до этого в кронах сосен бывает хорошо заметна своеобразная пестрота: часть хвои зеленая, а часть – желтая. Если присмотреться, нетрудно заметить, что зеленые хвоинки располагаются на побегах данного года и прошлогодних, а желтые – на более старых побегах, которым уже три года. В средней полосе хвоинки сосны живут обычно не более двух-трех лет. На Крайнем Севере и в других районах с суровым климатом «век» хвоинок гораздо дольше.

Методика определения продолжительности жизни хвои:

1. Время исследования: осенью
2. Для определения продолжительности жизни хвои нужно произвести визуальную оценку побегов сосны. Количество учётных деревьев – не менее 20 на каждом участке.
3. На каждом из 20-ти деревьев рассмотреть по 5 побегов и определить возраст хвои по мутовкам (схема 1) .

   Схема №1 Схема определения продолжительности жизни хвои сосны

   

4.  Далее рассчитать индекс продолжительности жизни хвои сосны (Q) по формуле:

   Q = 3 В₁+ 2 В₂+ 1В₃/ В₁+ В₂+ В₃, где

   В1- количество деревьев, с продолжительностью жизни хвои 4 года и более,

   В2-количество деревьев, с продолжительностью жизни хвои 3 года,

   В3-количество деревьев, с продолжительностью жизни хвои 2 года;

   В₄ – количество деревьев с хвоей только текущего года

5.  Сделать вывод.   Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои.

Результат учета продолжительности жизни хвои:

Участок №1 – участок леса без антропогенного воздействия;

Участок № 2 – участок возле автодороги (2-3 метра от дороги).

Таблица3. Определение продолжительности жизни хвои

Количество осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни	Номера ключевых участков
	1	2
Возраст хвои 4 года и более (В1)	0	0
Возраст хвои 3 года (В2)	4	3
Возраст хвои 2 года (В3)	16	17
Хвоя только текущего года (В4)	0	0
Индекс продолжительности жизни хвои	1,2	1,15

Q = 3 В₁+ 2 В₂+ 1В₃/ В₁+ В₂+ В₃,

Q (1) = 2∙ 4 + 1∙ 16/ 20 =1,2

Q (2) = 2∙3 + 1∙17 / 20 = 1,15

Вывод: Продолжительность жизни хвои зависит от уровня загрязненности воздуха. Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои. Продолжительность жизни хвои в лесу выше (1,2), чем у дороги (1,15), значит и воздух первого участка чище.

 3. Определение ежегодного прироста побегов сосны обыкновенной.

Цель исследования: изучить влияние антропогенных факторов на величину ежегодного прироста сосны обыкновенной.

Объект исследования: сосновый подрост 9-15 лет

Оборудование: блокнот, ручка, линейка.

Вводная беседа: Прирост сосны (как и любого растения) сильно зависит от погодных условий. При благоприятных условиях (продолжительное тепло, большое количество солнечных дней, достаточная влажность) прирост может быть очень большим, при мене благоприятных условиях прирост снижается. В районах с чистой атмосферой именно климат является лимитирующим фактором для показателя «прироста сосны». В зонах с большой техногенной нагрузкой лимитирующим фактором становится уровень загрязнения среды.

 

Методика определения ежегодного прироста побегов сосны обыкновенной:

1. Время исследования: осень.
2. Количество учётных деревьев – не менее 20 на каждом участке (лучше 100 и более).
3. В выборку не следует включать деревья, крона которых сломана, деревья с раздвоенным стволом.
4. Для исключения случайных факторов (например, влияния вредителей) деревья, предназначенные для исследования, должны находиться в разных местах ключевого участка.
5. На каждом дереве измеряют длину центрально побега верхушечной части (между двумя верхними мутовками) – прирост последнего года.
6. Результаты учета занести в таблицу 4, сделать вывод.

 Результат учета прироста побегов сосны обыкновенной

Таблица 4. Результаты определения величины годового прироста сосны обыкновенной на ключевом участке 1.

Номер дерева	Длина прироста за 2019 год, см
	Участок № 1	Участок № 2
1	25	37
2	22	21
3	17	40
4	27	27
5	22	17
6	22	18
7	40	19
8	29	21
9	23	22
10	22	24
11	24	20
12	25	20
13	30	22
14	14	20
15	20	21
16	24	25
17	27	20
18	28	22
19	30	21
20	16	24
Средний за год	24,35	23,05

Вывод: Из данных таблицы 4 видно, что годовые приросты сосны обыкновенной за 2019 год были достаточно большими, что говорит о благоприятных климатических условиях этого года. Однако на средний прирост участка № 2 на 1,3 меньше из-за влияния выбросов автотранспортных средств.

Использованная литература:

1)    Научно-исследовательская работа школьников по биологии: пособие для учителей общеобразоват. учреждений /С.С. Маглыш, А.Е. Краевский. – Минск: Сэр-Вит, 2012. – 80 с.

2)    Природные сообщества Беларуси: учебное пособие / О.Н. Веремчук, А.Т. Жуковский, Н.К. Якимович; М-во образования Респ. Беларусь, Брест. гос. ун-т им А.С. Пушкина, 2014. – 208 с.

3)    Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие под ред. Т.Я. Ашихминой, М.: Академический проект, 2006. – 416с.

раскрыть » / « свернуть